Pauwels III型股骨颈骨折中倒三角与L形螺钉配置联合内侧支撑板及前内侧支撑板的生物力学比较

《Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery》：Biomechanical comparison of inverted triangle and L-shaped screw configurations with medial buttress and anteromedial support plate in Pauwels type III femoral neck fractures

　　

Pauwels III型股骨颈骨折的外科固定因高垂直剪切力而仍然是一项重大挑战。尽管内侧支撑板（MBP) 是公认的解决方案，但其需要广泛的深部剥离。本研究旨在比较不同螺钉配置联合内侧支撑板或前内侧支撑板 (ASP) 的生物力学性能。研究人员采用25根第三代合成股骨，建立标准化的70度 (Pauwels III) 骨折模型。标本被分为五组 (n=5)： (A) 倒三角 (IT) 螺钉联合Pauwels螺钉，(B) 倒三角联合内侧支撑板 (MBP)，(C) 倒三角联合前内侧支撑板 (ASP)，(D) L形配置联合内侧支撑板 (MBP)，以及(E) L形配置联合前内侧支撑板 (ASP)。施加轴向载荷，速度为2 mm/min，直至构建物失效，失效点由实时力-位移曲线客观界定。结果表明，尽管各组间无统计学显著差异 (p=0.102)，但观察到大效应量 (η² = 0.309)。C组 (IT+ASP) 显示出最高的平均失效载荷 (1695±494.6 N)。相反，E组 (L形+ASP) 表现出最低的稳定性 (977.2±195.4 N)，且标准差显著较窄。大多数失效模式为植入物远端的股骨转子下横形骨折。研究结论认为，倒三角螺钉排列联合前内侧支撑板的组合显示出与内侧支撑板相当的生物力学稳定性，同时提供了潜在更安全的手术入路。相反，L形螺钉配置联合前内侧支撑板在所有测试构建物中产生了最低的平均极限失效载荷，这可能归因于潜在的应力集中效应。

本研究发表于《Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery》，旨在探讨Pauwels III型股骨颈骨折的固定策略优化问题。青年人的股骨颈骨折通常由高能量创伤导致，治疗目标是实现解剖复位和稳定固定，同时保留股骨头的生物学活性。然而，在Pauwels III型骨折中，骨折线与垂直平面夹角超过50度，高剪切力和内翻不稳定性显著增加了固定失败、不愈合（10%-30%）和缺血性坏死（AVN) 等严重并发症的风险。传统上，多枚空心螺钉固定是该类骨折的主流治疗方式，但螺钉配置对稳定性的关键影响尚未完全明确。更重要的是，单纯螺钉固定可能无法有效防止高角度Pauwels III骨折的内翻塌陷，因此内侧支撑板（MBP) 技术应运而生，其通过中和剪切力增强固定效果，但手术操作复杂、学习曲线陡峭且存在医源性血管损伤风险。另一方面，Zhuang等学者报道的前内侧支撑板（ASP) 技术通过改良前路避免了深部内侧剥离，但缺乏与MBP的直接生物力学比较，且不同螺钉配置（倒三角与L形）联合这两种钢板的效果尚不清楚。基于此，研究人员开展了这项体外生物力学研究，假设螺钉与钢板的特定组合显著影响生物力学稳定性，且ASP在合适螺钉配置下可作为MBP的生物力学替代方案。

研究人员以25根第三代复合股骨（Selbones Research Lab., Kayseri, Türkiye) 为样本，建立标准化70度Pauwels III骨折模型，采用单轴加载测试系统评估五种固定构建物的力学性能。主要技术方法包括：利用三维扫描和CAD软件设计标本特异性3D打印导板，实现螺钉轨迹标准化；采用时钟定位法描述钢板位置（内侧支撑板于6点位，前内侧支撑板于4点位，倾斜约45度）；使用TA.HD Plus质构分析仪以2 mm/min速率施加轴向载荷至失效，失效点定义为实时力-位移曲线峰值前突然锐降的点，并经2 mm骨折端位移验证；统计分析采用单因素方差分析和Tukey事后检验，计算效应量和95%置信区间。

研究结果显示：力学测试方面，各组均成功完成测试。单因素方差分析显示组间无统计学显著差异（F(4,20)=2.232, p=0.102），但效应量大（η² = 0.309），提示31%的失效载荷变异归因于固定方法。C组（IT+ASP) 平均失效载荷最高（1695±494.6 N），E组（L形+ASP) 最低（977.2±195.4 N），变异系数相似表明组内一致性良好。变异性与置信区间方面，各组置信区间重叠明显，支持构建物间力学性能相当。失效模式方面，所有标本均以植入物远端的股骨转子下横形骨折失效，无植入物断裂、螺钉拔出或钢板变形。

讨论部分涵盖以下核心内容：关于倒三角配置联合ASP的优势，C组的高平均失效载荷表明ASP能有效抵抗剪切位移的前向分量，与Fan等报道的ASP增强扭转强度和刚度的发现一致，这种双重支撑机制可能解释其在轴向加载中的优异表现，支持Zhuang等的临床观察即前内侧入路是安全替代方案；关于内侧支撑板的传统地位，B组和D组的稳定性与既往文献一致，但深部解剖复杂性带来的医源性风险使ASP更具优势；关于L形配置联合ASP的矛盾性发现，E组的低平均失效载荷和窄标准差揭示结构性弱点而非随机失败，研究人员推测L形螺钉与ASP螺钉入点邻近导致应力集中，产生应力集中效应而非增强骨强度，这警示外科医生需考虑螺钉轨迹的三维空间冲突；关于单纯螺钉基线，A组（1489±400.6 N) 力证了两枚近端螺钉在早期负重模拟中的杠杆臂对抗能力，但螺钉远期松动风险仍需考虑循环载荷下的生物愈合过程；关于方法学考量，不同螺钉长度的标准化旨在消除软骨下螺纹啮合不均的混杂因素，确保各组软骨下固定深度一致；关于失效模式，远端应力集中是合成骨模型和刚性包埋的固有限制，但颈骨折本身未发生初始失效表明所有构建物均成功传递轴向载荷。

临床意义方面，IT+ASP是MBP的生物力学可比替代，避免深部内侧剥离风险；而L形配置联合ASP因潜在应力集中效应不被推荐。研究局限性包括：合成骨模型缺乏软组织贡献和生物愈合过程；事后检验效能0.65可能阻碍小差异的统计学显著性；单轴单调加载未模拟扭转力和循环疲劳。

研究结论：联合倒三角螺钉排列与前内侧支撑板可为Pauwels III型股骨颈骨折提供与内侧支撑板固定相当的机械稳定性，且通过避免广泛内侧组织剥离降低了手术风险。相反，L形螺钉放置联合前内侧支撑板产生了最低的极限失效载荷，表明不匹配的螺钉定向可能削弱固定构建物的整体稳定性。因此，外科医师制定固定计划时，应强调确保植入物的空间排列与兼容性，而非仅仅增加植入物数量。